專利名稱：一種用于薄板銑削夾持固定的真空吸附系統及其使用方法
技術領域：
本發明涉及一種用于薄板銑削夾持固定的真空吸附系統及其使用方法，它適用于鋁合金、鋁鋰合金等金屬材料薄板的銑削加工，屬于機械加工技術領域。
背景技術：
為了滿足安全、經濟、舒適、環保的綜合要求，新型商用飛機在機體材料和結構的選擇上，一方面選用鋁合金、鋁鋰合金等密度小、比強度高的輕質材料，另一方面大量采用多臺階薄壁結構，如機頭、中后機身蒙皮等，通過對蒙皮壁板局部減薄，形成多臺階薄壁結構，可使蒙皮壁板重量減輕40%以上。
對于多臺階薄壁蒙皮壁板，傳統上采用化學銑切的方法進行加工，即將金屬材料要加工的部位暴露于化學介質中進行腐蝕，從而獲得零件所需的形狀和尺寸。但由于存在零件尺寸和厚度精度難以控制，零件疲勞性能降低，加工效率低，污染環境等問題，化學銑切正成為逐步被淘汰的落后工藝，機械銑削越來越受到重視。由于鋁合金、鋁鋰合金多臺階薄壁蒙皮壁板質量輕，板厚小，屬于弱剛性零件，在機械銑削加工過程中，極容易發生加工變形，從而影響加工精度和零件質量。其中，工件的裝夾變形是首先要解決的問題，而傳統的銑床夾具并不能很好地解決這個問題。本發明基于真空技術，利用真空泵對由平臺、底座、管路、零件等形成的封閉系統進行抽氣，從而在系統內部形成一個低于大氣壓力的氣體狀態，利用其與大氣環境之間的壓力差，將放置于平臺上的薄板零件緊密、均勻的吸附。利用壓板或其它方式，將吸附好的零件同整個真空吸附平臺一起固定在銑床的工作臺上，然后進行銑削。該真空吸附系統的利用，較好得解決了工件的裝夾變形問題，改善了零件的加工精度，提高了加工質量。
發明內容
I、目的針對傳統銑床夾具不能很好地解決薄板銑削加工中工件裝夾變形的問題，本發明的目的是提供一種用于薄板銑削夾持固定的真空吸附系統及其使用方法，擬通過將薄板零件均勻地吸附固定在真空吸附平臺上，較好地解決工件的裝夾變形問題，從而改善零件的銑削加工精度，提高零件的加工質量。2、技術方案I)本發明一種用于薄板銑削夾持固定的真空吸附系統，包括真空平臺、底座、橡膠密封條、管路、數顯真空計、真空泵等部分。它們之間的位置連接關系是真空平臺位于底座的上面，橡膠密封條放置于底座和真空平臺上的密封槽中，管路由螺紋氣嘴、四氟管、卡套、三通接頭、螺紋連接頭組成，它將底座、數顯真空計、真空泵連接起來。所述真空平臺是由一塊厚鋁板加工而成，材料牌號為6061-T6。真空平臺整體形狀為倒凹字形，便于與底座(凸字形)之間的安裝定位。真空平臺頂面是一系列縱橫交叉的密封槽，槽與槽之間是一個個凸臺，在每個凸臺的四個角上分別是一個小凸臺。這樣設計的目的是為了保證真空平臺的頂面與板料底面能有較多的接觸面積，起到更好的支撐作用，減小零件的剛性變形。在若干凸臺中間是一個氣孔，氣孔與密封槽之間是相通的，抽氣時，板料與真空平臺之間的氣體從氣孔流出。真空平臺的四個角上分別是一個沉頭螺紋孔，用于真空平臺和底座之間的螺釘連接。所述底座是由一塊厚鋁板加工而成，材料牌號為6061-T6。底座整體形狀為凸字形，便于與真空平臺之間的安裝定位。在凸臺頂面靠近邊緣處，是一圈密封槽，用于真空平臺與底座之間的密封。凸臺頂面是“幾”字形的抽氣槽，槽的位置與真空平臺上氣孔的位置相對，形成整個的氣流通道。同時，“幾”字形的設計一方面保證了底座的剛性，另一方面加強了對真空平臺的支撐作用，提高了真空平臺的剛性。在“幾”字形槽的末端是一個螺紋抽氣孔。底座的四個角上分別是一個螺紋孔，用于底座和真空平臺之間的螺釘連接。所述橡膠密封條，主要用于真空平臺與底座之間以及板料與真空平臺之間的密封。對于真空平臺與底座之間的密封，先把密封條放置于底座上的密封槽中，再將兩部分安裝起來。對于板料與真空平臺之間的密封，根據板料的尺寸，確定板料的放置位置和密封區 域的大小，密封區域應略小于板料的尺寸，然后在相應的密封槽中放入密封條，將板料放在密封區域之上。工作時，密封條受到真空平臺和板料的擠壓，將被壓入密封槽中，產生一定的壓縮量，從而發揮密封作用。所述管路由螺紋氣嘴、四氟管、卡套、三通接頭、螺紋連接頭組成，它們按序相互連接。真空系統的管路要求具有良好的密封性能，同時，由于管路的內部壓力低于環境壓力，管路還必須具有一定的剛性。本發明選擇的四氟管為聚四氟乙烯材料制作，滿足上述要求。三通接頭是卡套式，通過四氟管分別連接螺紋氣嘴、螺紋連接頭、數顯真空計的電阻規。螺紋氣嘴由不銹鋼材料加工而成，一端具有外螺紋結構，擰入底座上的螺紋抽氣孔。螺紋連接頭連接真空泵上的進氣口。所述數顯真空計型號為DL-4，電阻式，量程為IOPa-IOOkPa,額定電壓220V。配套件有電阻規等。使用時，將電阻規的插頭插入真空計上的插槽，另一端通過四氟管與三通接頭連接。所述真空泵型號為TW-1A，旋片式，額定電壓220V，抽氣速率lL/s，極限壓力10Pa。進氣口為螺紋連接；配套電機與真空泵采用整體化設計，結構緊湊，輕巧合理；采用油氣分離一體化設計，具有防返油、環保等優點。其中，密封槽的深度為2mm，寬度為4mm ;其中，橡膠密封條的直徑為3mm。本發明一種用于薄板銑削夾持固定的真空吸附系統，其工作概況簡介如下真空平臺和底座用螺釘連接成一個整體，兩者之間用橡膠密封條密封，形成一個封閉空間。管路、真空泵等組成抽氣系統，對此封閉空間進行抽氣，使其內部的壓力低于大氣壓，利用此壓力差將放置于真空平臺上的板料緊密、均勻的吸附，再將吸附好的板料同固定它的真空平臺、底座一起固定在銑床的工作臺上，然后進行銑削加工。2)本發明一種用于薄板銑削夾持固定的真空吸附系統的使用方法，該方法具體步驟如下步驟一清理底座的密封槽與“幾”字形抽氣槽，把橡膠密封條放入底座上的密封槽中，然后把真空平臺放在底座上面，把四個角上的螺釘擰緊，將底座和真空平臺兩者連接起來；
步驟二 通過四氟管和卡套將螺紋氣嘴、螺紋連接頭、數顯真空計的電阻規同三通接頭連接起來，將螺紋氣嘴擰入底座上的螺紋抽氣孔，螺紋連接頭與真空泵上的螺紋抽氣口連接，電阻規的插頭端插入真空計上的插槽；步驟三根據板料的尺寸，確定板料的合理固定位置和密封區域的大小，密封區域應略小于板料的尺寸，在相應的密封槽中放入橡膠密封條，將板料放在密封區域之上；步驟四打開數顯真空計和真空泵的電源開關，用在板料上放置壓塊或手動的方式，對板料上表面施加一定的壓力，使橡膠密封條發生一定的初始壓縮變形，便于更快地抽氣和密封；步驟五大約1、2分鐘后，待數顯真空計顯示的系統壓力值穩定后，撤掉壓力。步驟六利用壓板，將吸附好的板料同固定它的真空平臺、底座一起，固定在銑床的工作臺上，開始銑削加工；
步驟七加工完畢，關閉數顯真空計和真空泵的電源，取下板料，卸下真空吸附系統。3、優點及功效本發明利用真空技術，通過將薄板零件均勻地吸附固定在真空平臺上，較好地解決了工件的裝夾變形問題，改善了零件的銑削加工精度，提高了零件的加工質量。
圖I是本發明一種用于薄板銑削夾持固定的真空吸附系統整體示意圖；圖2是本發明真空平臺示意圖；圖3是本發明真空平臺底面示意圖；圖4是本發明真空平臺凸臺局部示意圖；圖5是本發明底座不意圖；圖6是本發明一種用于薄板銑削夾持固定的真空吸附系統使用方法的流程圖。圖中序號說明如下I、真空平臺2、底座3、橡膠密封條4、數顯真空計5、真空泵6、四氟管7、卡套8、三通接頭9、螺紋連接頭 10、沉頭螺紋孔 11、電阻規12、螺紋氣嘴13、凸臺14、小凸臺15、氣孔16、螺紋抽氣孔17、抽氣槽18、密封槽
具體實施例方式I)見圖1，本發明一種用于薄板銑削夾持固定的真空吸附系統，包括真空平臺I、底座2、橡膠密封條3、管路、數顯真空計4、真空泵5等部分。它們之間的位置連接關系是真空平臺I位于底座2的上面，橡膠密封條3放置于底座2和真空平臺I上的密封槽中，管路由螺紋氣嘴12、四氟管6、卡套7、三通接頭8、螺紋連接頭9組成，將底座2、數顯真空計4、真空泵5連接起來。
所述真空平臺I是由一塊厚鋁板加工而成,如圖2所示，材料為6061-T6。真空平臺I整體形狀為倒凹字形，便于與底座2 (凸字形)之間的安裝定位。真空平臺I底面示意圖如圖3所示。真空平臺I頂面是一系列縱橫交叉的密封槽，深度為2mm，寬度為4mm。槽與槽之間是一個個凸臺13，在每個凸臺13的四個角上分別是一個小凸臺14，如圖4所示。這樣設計的目的是為了保證真空平臺I的頂面與板料底面能有較多的接觸面積，起到更好的支撐作用，減小零件的剛性變形。在若干凸臺13中間是一個氣孔15，氣孔15與密封槽之間是相通的，抽氣時，板料與真空平臺I之間的氣體從氣孔15流出。真空平臺I的四個角上分別是一個沉頭螺紋孔10，用于真空平臺I和底座2之間的螺釘連接。所述底座2是由一塊厚鋁板加工而成，如圖5所示，材料為6061-T6。底座2整體形狀為凸字形，便于與真空平臺I之間的安裝定位。在凸臺13頂面靠近邊緣處，是一圈密封槽18，深度為2mm，寬度為4_，用于真空平臺I與底座2之間的密封。凸臺13頂面是“幾”字形的抽氣槽17，槽的位置與真空平臺I上氣孔15的位置相對，形成整個氣流通道。同時，“幾”字形的設計一方面保證了底座2的剛性，另一方面加強了對真空平臺I的支撐作用，提 高了真空平臺I的剛性。在“幾”字形的抽氣槽17的一端是一個螺紋抽氣孔16。底座2的四個角上分別是一個沉頭螺紋孔10，用于底座2和真空平臺I之間的螺釘連接。所述橡膠密封條3直徑為3mm，主要用于真空平臺I與底座2之間以及板料與真空平臺I之間的密封。對于真空平臺I與底座2之間的密封，先把密封條3放置于底座2上的密封槽18中，再將兩部分安裝起來。對于板料與真空平臺I之間的密封，根據板料的尺寸，確定板料的放置位置和密封區域的大小，密封區域應略小于板料的尺寸，然后在相應的密封槽18中放入密封條3，將板料放在密封區域之上。工作時，密封條3受到真空平臺I和板料的擠壓，將被壓入密封槽18中，產生一定的壓縮量，從而發揮密封作用。所述管路由螺紋氣嘴12、四氟管6、卡套7、三通接頭8、螺紋連接頭9組成。真空系統的管路要求具有良好的密封性能，同時，由于管路的內部壓力低于環境壓力，管路還必須具有一定的剛性。本發明選擇的四氟管6為聚四氟乙烯材料制作，滿足上述要求。三通接頭8是卡套式，通過四氟管6分別連接螺紋氣嘴12、螺紋連接頭9、數顯真空計4的電阻規11。螺紋氣嘴12由不銹鋼材料加工而成，一端具有外螺紋結構，擰入底座2上的螺紋抽氣孔16。螺紋連接頭9連接真空泵5上的進氣口。所述數顯真空計4型號為DL-4，電阻式，量程為10Pa_100kPa，額定電壓220V。配件有電阻規11等。使用時，將電阻規11的插頭插入真空計4上的插槽，另一端通過四氟管6與三通接頭8連接。所述真空泵5型號為TW-1A，旋片式，額定電壓220V，抽氣速率lL/s，極限壓力IOPa0進氣口為螺紋連接；電機與泵采用整體化設計，結構緊湊，輕巧合理；采用油氣分離一體化設計，具有防返油、環保等優點。本發明一種用于薄板銑削夾持固定的真空吸附系統，其工作概況簡介如下真空平臺I和底座2用螺釘連接成一個整體，兩者之間用橡膠密封條3密封，形成一個封閉空間。管路、真空泵5等組成抽氣系統，對此封閉空間進行抽氣，使其內部的壓力低于大氣壓，利用此壓力差將放置于真空平臺I上的板料緊密、均勻的吸附，再將吸附好的板料同固定它的真空平臺I、底座2 —起固定在銑床的工作臺上，然后進行銑削加工。2)見圖6，本發明一種用于薄板銑削夾持固定的真空吸附系統的使用方法，該方法具體步驟如下步驟一清理底座2的密封槽18與“幾”字形抽氣槽17，把橡膠密封條3放入底座2上的密封槽18中，然后把真空平臺I放在底座2上面，把四個角上的螺釘擰緊，將兩者連接起來；步驟二 通過四氟管6和卡套7將螺紋氣嘴12、螺紋連接頭9、數顯真空計4的電阻規11同三通接頭8連接起來，將螺紋氣嘴12擰入底座2上的螺紋抽氣孔16，螺紋連接頭9與真空泵5上的螺紋抽氣口連接，電阻規11的插頭端插入真空計4上的插槽；步驟三根據板料的尺寸，確定板料的合理固定位置和密封區域的大小，密封區域應略小于板料的尺寸，在相應的密封槽18中放入橡膠密封條3，將板料放在密封區域之上；
步驟四打開數顯真空計4和真空泵5的電源開關，用在板料上放置壓塊或手動的方式，對板料上表面施加一定的壓力，使橡膠密封條3發生一定的初始壓縮變形，便于更快地抽氣和密封； 步驟五大約1、2分鐘后，待數顯真空計4顯示的系統壓力值穩定后，撤掉壓力。步驟六利用壓板，將吸附好的板料同固定它的真空平臺I、底座2 —起，固定在銑床的工作臺上，開始銑削加工；步驟七加工完畢，關閉數顯真空計4和真空泵5的電源，取下板料，卸下真空吸附系統。
權利要求
1.一種用于薄板銑削夾持固定的真空吸附系統，其特征在于它包括真空平臺、底座、橡膠密封條、管路、數顯真空計、和真空泵；真空平臺位于底座的上面，橡膠密封條放置于底座和真空平臺上的密封槽中，管路由螺紋氣嘴、四氟管、卡套、三通接頭、螺紋連接頭組成，它將底座、數顯真空計、真空泵連接起來； 所述真空平臺是由一塊牌號為6061-T6厚鋁板加工而成，真空平臺整體形狀為倒凹字形，便于與凸字形底座之間的安裝定位；真空平臺頂面是復數個縱橫交叉的密封槽，槽與槽之間是一個個凸臺，在每個凸臺的四個角上分別是一個小凸臺；這樣設計的目的是為了保證真空平臺的頂面與板料底面能有較多的接觸面積，起到更好的支撐作用，減小零件的剛性變形；在復數個凸臺中間是一個氣孔，氣孔與密封槽之間是相通的，抽氣時，板料與真空平臺之間的氣體從氣孔流出；真空平臺的四個角上分別設有一個沉頭螺紋孔，用于真空平臺和底座之間的螺釘連接； 所述底座是由一塊牌號為6061-T6厚鋁板加工而成，底座整體形狀為凸字形，便于與真空平臺之間的安裝定位；在凸臺頂面靠近邊緣處，是一圈密封槽，用于真空平臺與底座之間的密封；凸臺頂面是“幾”字形的抽氣槽，槽的位置與真空平臺上氣孔的位置相對，形成整個的氣流通道；同時，“幾”字形的設計一方面保證了底座的剛性，另一方面加強了對真空平臺的支撐作用，提高了真空平臺的剛性；在“幾”字形槽的末端是一個螺紋抽氣孔，底座的四個角上分別是一個螺紋孔，用于底座和真空平臺之間的螺釘連接； 所述橡膠密封條用于真空平臺與底座之間以及板料與真空平臺之間的密封；對于真空平臺與底座之間的密封，先把密封條放置于底座上的密封槽中，再將兩部分安裝起來，對于板料與真空平臺之間的密封，根據板料的尺寸，確定板料的放置位置和密封區域的大小，密封區域應略小于板料的尺寸，然后在相應的密封槽中放入密封條，將板料放在密封區域之上；工作時，密封條受到真空平臺和板料的擠壓，將被壓入密封槽中，產生一定的壓縮量，從而發揮密封作用； 所述管路由螺紋氣嘴、四氟管、卡套、三通接頭、螺紋連接頭組成，它們按序相互連接；真空系統的管路要求具有良好的密封性能，同時，由于管路的內部壓力低于環境壓力，管路還必須具有剛性；四氟管為聚四氟乙烯材料制作，滿足上述要求；三通接頭是卡套式，通過四氟管分別連接螺紋氣嘴、螺紋連接頭、數顯真空計的電阻規；螺紋氣嘴由不銹鋼材料加工而成，一端具有外螺紋結構，擰入底座上的螺紋抽氣孔，螺紋連接頭連接真空泵上的進氣Π ； 所述數顯真空計型號為DL-4，電阻式，量程為IOPa-IOOkPa,額定電壓220V，配套件有電阻規，使用時，將電阻規的插頭插入真空計上的插槽，另一端通過四氟管與三通接頭連接； 所述真空泵型號為TW-1A，旋片式，額定電壓220V，抽氣速率lL/s，極限壓力lOPa，進氣口為螺紋連接；配套電機與真空泵采用整體化和油氣分離一體化設計。
2.一種用于薄板銑削夾持固定的真空吸附系統的使用方法，其特征在于該方法具體步驟如下 步驟一清理底座的密封槽與“幾”字形抽氣槽，把橡膠密封條放入底座上的密封槽中，然后把真空平臺放在底座上面，把四個角上的螺釘擰緊，將底座和真空平臺兩者連接起來；步驟二 通過四氟管和卡套將螺紋氣嘴、螺紋連接頭、數顯真空計的電阻規同三通接頭連接起來，將螺紋氣嘴擰入底座上的螺紋抽氣孔，螺紋連接頭與真空泵上的螺紋抽氣口連接，電阻規的插頭端插入真空計上的插槽； 步驟三根據板料的尺寸，確定板料的合理固定位置和密封區域的大小，密封區域應略小于板料的尺寸，在相應的密封槽中放入橡膠密封條，將板料放在密封區域之上； 步驟四打開數顯真空計和真空泵的電源開關，用在板料上放置壓塊或手動的方式，對板料上表面施加一定的壓力，使橡膠密封條發生一定的初始壓縮變形，便于更快地抽氣和密封； 步驟五大約1、2分鐘后，待數顯真空計顯示的系統壓力值穩定后，撤掉壓力； 步驟六利用壓板，將吸附好的板料同固定它的真空平臺、底座一起，固定在銑床的工作臺上，開始銑削加工； 步驟七加工完畢，關閉數顯真空計和真空泵的電源，取下板料，卸下真空吸附系統。
3.根據權利要求I所述的一種用于薄板銑削夾持固定的真空吸附系統，其特征在于該密封槽的深度為2mm，寬度為4mm。
4.根據權利要求I所述的一種用于薄板銑削夾持固定的真空吸附系統，其特征在于該橡膠密封條的直徑為3mm。
全文摘要
一種用于薄板銑削夾持固定的真空吸附系統，它包括真空平臺、底座、橡膠密封條、管路、數顯真空計、和真空泵；真空平臺位于底座的上面，橡膠密封條放置于底座和真空平臺上的密封槽中，管路由螺紋氣嘴、四氟管、卡套、三通接頭、螺紋連接頭組成，它將底座、數顯真空計、真空泵連接起來；一種用于薄板銑削夾持固定的真空吸附系統的使用方法，該方法有七大步驟。本發明利用真空技術，通過將薄板零件均勻地吸附固定在真空平臺上，較好地解決了工件的裝夾變形問題，改善了零件的銑削加工精度，提高了零件的加工質量。它在機械加工技術領域里有較好的實用價值和廣闊的應用前景。
文檔編號B23C9/00GK102962700SQ20121049121
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月27日 優先權日2012年11月27日
發明者李小強, 張興振, 李東升 申請人:北京航空航天大學